Carcoma escamoso esofágico e seu manejo

Cancer é uma doença que ameaça a vida, causando cerca de 8 milhões de mortes anuais em todo o mundo. O câncer esofágico ocupa o sexto lugar na lista das causas mais comuns de morte por câncer, contribuindo com aproximadamente meio milhão de mortes a cada ano (GLOBOCAN 2012). Entre os diferentes subtipos de câncer esofágico, o ESCC é o tipo histológico predominante e é altamente prevalente em áreas menos desenvolvidas, especialmente em certas regiões da Ásia e da África. O tratamento de multimodalidade é oferecido aos pacientes com ESCC. Os pacientes em estágio inicial com tumores ressecáveis são tratados com ressecção inicial do tumor, enquanto os pacientes avançados, por outro lado, são tratados primeiramente com quimioterapia/hemoradiação para a redução do tumor antes da ressecção cirúrgica. Embora este tratamento pré-cirúrgico neoadjuvante possa alcançar excelente resposta em subgrupos de pacientes sensíveis à quimioterapia/hemoradiação, cerca de um terço dos pacientes ainda apresentam apenas resposta parcial e subótima. Mesmo para os respondedores de quimioterapia/hemoradiação, alguns deles podem desenvolver resistência no curso posterior do período de tratamento. Para aqueles pacientes cujos tumores não são previsíveis, e quando o tumor é refratário à quimioterapia ou radioterapia, não há tratamento eficaz disponível. Para oferecer mais opções de tratamento a pacientes que não podem ser alteradas pelas terapias atuais, novas abordagens de tratamento são propostas e avaliadas em ensaios clínicos em andamento para suas eficiências antitumorais. Mesmo com todas estas modalidades de tratamento em evolução e recém surgidas, a cura completa da doença ainda é difícil. Em vista disso, novos tratamentos são urgentemente necessários.

O uso de modelos animais de xenoenxerto tumoral para pesquisa pré-clínica

O principal objetivo do desenvolvimento de modelos animais de xenoenxerto tumoral para pesquisa é fazer a ponte entre a pesquisa básica e clínica e suplementar o uso de sistemas de modelos in vitro . Modelos animais de xenoenxerto tumoral fornecem uma plataforma mais sofisticada para estudar o processo de tumorigenese em um ambiente in vivo. Esta plataforma nos permite ter uma melhor compreensão sobre o envolvimento de certos oncogenes ou supressores tumorais no desenvolvimento tumoral, descobrindo seus caminhos de sinalização e mecanismos de doença relacionados. Além disso, o uso destes modelos pode nos fornecer uma ferramenta de pesquisa para avaliação da resposta pré-clínica do medicamento, determinando as eficácias antitumorais, além da toxicidade do medicamento, farmacocinética e farmacodinâmica. Além da avaliação da resposta ao medicamento, estes modelos também podem facilitar a pesquisa biomédica por imagem, fornecendo um sistema modelo para testar a utilidade e praticidade de novos métodos de detecção tumoral ou reagentes.

Ratos são os animais mais comumente utilizados para modelos de xenoenxerto tumoral, devido a várias características-chave vantajosas, tais como a presença de tamanho de genoma comparável com o humano, ciclo reprodutivo curto, tamanho da ninhada grande, baixo custo de manutenção e facilidade de manipulação . Diferentes linhagens de camundongos com antecedentes imunodeficientes únicos são utilizadas na pesquisa do câncer, e estas incluem ratos nus athymic, ratos SCID e ratos NOD/SCID (ratos SCID com um nível extra de imunodeficiência). Entre estas linhagens, os ratos NOD/SCID demonstram a melhor imunodeficiência devido à ausência ou defeito em quase todos os tipos de células imunitárias (células B, células T, células dendríticas, macrófagos e células naturais assassinas), seguidos pelos ratos SCID sem células B e células T e, em seguida, os ratos nus atípicos sem células T . Devido aos seus vários níveis de imunodeficiência, diferentes estirpes são consideradas para uso com diferentes propósitos de pesquisa. Tendo em conta o custo e as características das diferentes estirpes, os ratos athymic nude e SCID são preferencialmente utilizados para implantar linhas de células tumorais humanas, enquanto que os ratos SCID e NOD/SCID são bastante utilizados para o transplante de tumores humanos.

Modelos animais de xenoenxerto tumoral para pesquisa ESCC

Três tipos de modelos animais de xenoenxerto tumoral para pesquisa ESCC são desenvolvidos através do implante de células/xenoenxertos ESCC ou tumores pacientes em animais imunodeficientes, ou seja, modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo, ortotópico e derivado de pacientes (Fig. 1). Cada um deles tem seus próprios pontos fortes e fracos em termos de características do modelo (Tabela 1), métodos de estabelecimento (Tabela 2) e utilidades pré-clínicas (Tabela 3), que os colocam em uma posição única para pesquisa em estágio inicial, médio ou tardio .

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Modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo

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Modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo é um modelo animal clássico para pesquisa de ESCC. Este modelo é estabelecido através da implantação de células/xenoenxertos de ESCC sob a pele dos animais imunodeficientes para desenvolver tumores subcutâneos. O procedimento de estabelecimento do tumor subcutâneo é tecnicamente simples, pois envolve apenas a injeção de células ESCC ou o implante direto de xenoenxertos de ESCC sob a pele dos animais. O crescimento de tumores subcutâneos pode ser realizado de forma não invasiva, utilizando um paquímetro eletrônico para medir os tumores palpáveis. Estes procedimentos técnicos de estabelecimento e monitorização do tumor podem manter a reprodutibilidade e eficácia (tanto em termos de tempo como de custo) deste modelo. Apesar destas vantagens, este modelo sofre certas limitações, uma vez que não representa totalmente a situação clínica. Por exemplo, este modelo associa menor heterogeneidade tumoral, já que na maioria dos cenários são utilizadas linhas homogêneas de células ESCC como material de origem. Além disso, os tumores subcutâneos não crescem em seu microambiente tumoral nativo e isto os torna inadequados para o estudo das interações tumor-estromais. Com tais forças e fraquezas, este modelo é utilizado principalmente em pesquisas em estágios iniciais para estudar a biologia e mecanismo da tumorigenese de ESCC.

Relatos acumulados têm revelado a quilometragem da aplicação do modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo para pesquisas em estágios iniciais, utilizando-o para estudar as propriedades tumorais das moléculas relacionadas a ESCC e seus mecanismos de doença associados. A superexpressão do microRNA-340, um microRNA desregulado em tumores ESCC, em EC9706 as células ESCC inibiram as propriedades de crescimento destas células em um modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo. O efeito deste microRNA sobre ESCC foi mediado em parte pelo seu efeito sobre uma proteína transferase PSAT1, que foi identificada no mesmo estudo como um alvo direto do microRNA-340 . Outro estudo demonstrou um crescimento mais rápido de tumores subcutâneos derivados de células KYSE-30 ESCC com superexpressão de uma matriz metaloproteinase MMP1, quando comparado com as células de controle. Além disso, estas células MMP1-sobreexpressoras de ESCC também apresentavam potenciais metastáticos. A capacidade da MMP1 de promover a progressão tumoral e metástase foi concordantemente revelada devido ao seu efeito estimulante em uma via tumorigênica envolvendo PI3K e AKT . Um relato separado também utilizou o modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo para revelar a proteína celular de ligação ao ácido retinóico 2 (CRABP2) como supressor tumoral ao mostrar uma taxa de crescimento mais lenta de tumores subcutâneos derivados de células EC109 ESCC superexpressoras da CRABP2 quando comparada ao grupo experimental de controle. Estes estudos significam coletivamente a utilidade deste modelo no estudo de moléculas relacionadas a ESCC e seus mecanismos relacionados em ESCC.

Parte do uso do modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo para estudo de biologia tumoral, tentativas foram feitas para usar este modelo para investigar a eficácia antitumoral de novos métodos de tratamento ou compostos/drogas para tratamento de ESCC. Ratos portadores de tumor subcutâneo foram submetidos a tratamento para induzir a expressão de um marcador prognóstico ESCC microRNA-375 e, ao final do experimento, foi obtido um tumor de menor tamanho quando comparado ao experimento de controle. Além do uso rotineiro para examinar novos métodos de tratamento, este modelo também foi aplicado para investigar a eficácia antitumoral de novos compostos/drogas para combater o ESCC, como o temsirolimus atualmente utilizado para pacientes com carcinoma de células renais. Além de sua utilidade no teste anti-tumorigenecidade, este modelo pode ser aplicado para examinar os efeitos quimiossensibilizantes dos compostos de teste. O tratamento de animais subcutâneos portadores de tumor com Ginsenoside Rg3, um ingrediente extraído do ginseng, forneceu evidências demonstrando os efeitos sensibilizantes deste composto para duas drogas quimioterápicas paclitaxel e cisplatina comumente usadas para pacientes com ESCC . Mais recentemente, um novo portador de oxigênio YQ23 demonstrou exercer efeitos quimiossensibilizantes de forma seletiva sobre os xenoenxertos de ESCC SLMT-1 subcutâneos quimio-resistentes, mas não quimiossensíveis HKESC-2, em planos de tratamento com cisplatina ou 5-fluorouracil, que também são medicamentos quimioterápicos tradicionais usados para pacientes com ESCC . Os estudos acima examinando a eficácia antitumoral de compostos de teste/drogas isoladamente ou em combinação com medicamentos quimioterápicos comuns usados para ESCC, destacaram a utilidade pré-clínica do modelo de xenoenxerto tumoral subcutâneo para teste de compostos/drogas.

Modelos de xenoenxerto tumoral subcutâneo unidos, particularmente aqueles bem caracterizados por suas sensibilidades em relação à quimioterapêutica atualmente utilizada para ESCC são valiosas ferramentas de pesquisa para o estudo da biologia tumoral e mecanismos de doença de ESCC em um ambiente in vivo e para a realização de estudos pré-clínicos de eficácia antitumoral (Tabela 3).

Ortotópico modelo de xenoenxerto tumoral

Ortotópico modelo de xenoenxerto tumoral é um modelo alternativo de câncer animal utilizado para a pesquisa de ESCC. Este modelo é estabelecido através da implantação de células/xenoenxerto de ESCC no esôfago dos animais imunodeficientes para desenvolver tumores ortotópicos. O procedimento de estabelecer tumores ortotópicos é tecnicamente mais exigente quando comparado com aqueles necessários para o estabelecimento de tumores subcutâneos, pois requer cirurgia e/ou anestesia de pequenos animais. Duas abordagens principais são empregadas para implantar células/xenografias ESCC no esôfago animal, para as quais diferem no local do implante do tumor. Um método implanta células/xenoenxertos de ESCC na região superior do esôfago, enquanto o outro implanta células/xenoenxertos de ESCC na extremidade inferior do esôfago na região abdominal próxima à junção gastroesofágica. Recentemente, também relatamos a comparação da sobrevida entre animais com tumor ortotópico desenvolvido na região superior do esôfago e na região inferior, e constatamos que aqueles com tumor na região abdominal têm melhor sobrevida. Embora seja mais demorado e trabalhoso estabelecer tumores ortotópicos, este modelo pode acomodar o estudo do crescimento tumoral em um microambiente tumoral correto como na situação clínica e permitir o estudo das interações tumor-estromais. Entretanto, ele também sofre da mesma limitação do modelo subcutâneo ao utilizar as linhas celulares ESCC como material de origem para o estabelecimento do tumor. Outra grande desvantagem deste modelo é a necessidade de utilizar métodos de imagem especializados, por exemplo, o sistema de imagem in vivo acoplado ao uso de tecnologia bioluminescente , para monitorar o crescimento tumoral. Apesar destas limitações, os pontos fortes deste modelo fazem dele um valioso modelo animal para uso em pesquisa em estágio médio e tardio.

Embora o modelo de xenoenxerto tumoral ortotópico ofereça vantagens superiores em relação ao modelo subcutâneo, seu uso permanece restrito devido às limitações acima mencionadas. Apesar destas limitações, um número crescente de relatos exemplificou a aplicação deste modelo para o estudo da tumorigenese ESCC e para a realização de testes pré-clínicos de anti-tumorigenecidade. Quando este modelo foi utilizado para revelar o efeito de supressão tumoral de uma protease transmembrana DESC1, observou-se um crescimento tumoral mais lento com o uso de células DESC1-expressoras de KYSE-150 ESCC, quando comparado com as células de controle. Em um estudo independente utilizando este modelo para examinar o fenótipo tumoral de uma proteína quinase protease AKT relacionada ao tumor, foi encontrado um efeito óbvio de supressão tumoral associado ao knockdown da AKT, de tal forma que uma taxa reduzida de crescimento de tumores ortotópicos foi prontamente detectada . Além do seu uso para estudar o crescimento tumoral, este modelo pode ser aplicado para investigar o mecanismo de invasão tumoral. Um estudo abrangente apontou o envolvimento de uma molécula de superfície celular CD44H na invasão tumoral com base nos padrões invasivos observados entre os tumores ortotópicos derivados de células T.T ESCC e as células T.T-1 ESCC da contraparte invasiva. A linha de células T.T-1 ESCC expressou um alto nível de CD44H e foi derivada de células tumorais isoladas de linfonodo cervical em um modelo de xenoenxerto tumoral ortotópico derivado de células T.T ESCC. Além da sua utilização para estudar o crescimento e invasão tumoral, este modelo é capaz de avaliar os efeitos dos compostos de teste nos sobreviventes pós-tratamento. Sobrevida prolongada foi observada em animais portadores de tumor de ESCC ortotópico após tratamento com um temsirolimus inibidor de mTOR, para o qual este inibidor é atualmente utilizado para carcinoma de células renais .

Modelo geral de xenoenxerto tumoral ortotópico complementa o uso regular de modelo subcutâneo para o estudo de ESCC, fornecendo um microambiente tumoral correto. Além disso, este modelo funciona como uma ferramenta indispensável na pesquisa pré-clínica para o exame dos efeitos antitumorais dos compostos de teste/droga (Tabela 3).

Modelo de xenoenxerto tumoral derivado de pacientes

Modelo de xenoenxerto tumoral derivado de pacientes é um modelo mais avançado de câncer animal do que os modelos acima mencionados para pesquisa de ESCC. Este modelo é estabelecido com o uso de tumores ESCC ressecados de pacientes para o desenvolvimento de xenoenxertos tumorais em animais imunodeficientes. Os tumores do paciente podem ser implantados por via subcutânea ou ortotópica. Dependendo do local do implante tumoral, este modelo também mantém certas características como os modelos de xenoenxerto tumoral subcutâneo e ortotópico. Notavelmente, os xenoenxertos tumorais derivados de tumores pacientes têm propriedades genéticas, histológicas e fenotípicas preservadas como os tumores doadores. Como os componentes do estroma e células do xenoenxerto tumoral derivado do paciente são mantidos como nos tumores doadores, o uso deste modelo pode excluir as desvantagens associadas ao uso de linhas homogêneas de células tumorais. Apesar destas vantagens, este modelo sofre inevitavelmente de várias limitações. O estabelecimento do modelo requer o uso de tumores ressecados de pacientes, para os quais alguns laboratórios de pesquisa básica podem não ter acesso a esta fonte de amostras. Além disso, as taxas de enxerto dos tumores do paciente para formar o xenoenxerto tumoral são subótimas e variam dependendo de uma série de fatores, tais como tipos tumorais, locais de implante tumoral, cepas de camundongos, características tumorais e características do paciente . Mesmo para um tumor de paciente que pode ser enxertado com sucesso, é necessário um longo período de latência para crescer em um xenoenxerto tumoral e, às vezes, este processo pode durar até 6 meses. Portanto, as limitações acima mencionadas tornaram o processo de estabelecimento do tumor um procedimento de alto custo e trabalho intensivo. Apesar destas desvantagens, este modelo está gradualmente substituindo outros modelos de câncer animal a serem utilizados na pesquisa em estágio médio e tardio e é especialmente benéfico para a avaliação pré-clínica da eficácia antitumoral de novos compostos/drogas. De fato, este modelo é às vezes referido como “ensaios clínicos em camundongos” devido ao seu poder superior para prever a resposta clínica dos compostos/drogas de teste devido à alta semelhança entre o xenoenxerto tumoral e os tumores doadores .

Considerando todos os prós e contras, o modelo de xenoenxerto tumoral derivado de pacientes pode nos fornecer uma plataforma de pesquisa não só para estudar os mecanismos da doença de ESCC, mas também pode facilitar o rastreamento pré-clínico de medicamentos. Para esta última aplicação, este modelo é mais utilizado preferencialmente que os modelos subcutâneos e ortotópicos, devido à sua alta relevância clínica, o que suporta o seu uso na avaliação da eficácia antitumoral de novos compostos/drogas. Nesta área, equipes individuais de pesquisa estabeleceram suas próprias coleções de modelos de xenoenxertos tumorais derivados de pacientes com heterogeneidade tumoral preservada para triagem de drogas ou combinações de drogas para ESCC (Tabela 4).

Os modelos de xenoenxertos tumorais derivados de pacientes com desregulações moleculares bem caracterizadas, comumente encontradas em ESCC, podem ser utilizados como ferramenta para testar drogas atualmente utilizadas para seus novos usos em ESCC. Este processo é importante, pois pode pesquisar novos medicamentos para pacientes que são resistentes aos tratamentos medicamentosos atuais. Cisplatina e 5-fluorouracil são duas drogas quimioterápicas usadas para ESCC, porém nem todos os pacientes têm boas respostas medicamentosas. Para uma melhor compreensão do mecanismo do fármaco, Zhang et al. estabeleceram um painel de modelos de xenoenxertos tumorais derivados de pacientes e os caracterizaram bem por aberrações genéticas comuns frequentemente detectadas nos ESCC, como a expressão HER2 e mutações do EGFR (receptor do fator de crescimento epidérmico), K-ras, B-raf e PIK3CA (fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato 3-quinase catalítico subunidade alfa). A utilização de um painel de xenoenxertos com o status bem caracterizado de HER2 e PIK3CA para examinar o efeito do tratamento de cisplatina e 5-fluorouracil, xenoenxertos tumorais negativos para HER2 e portadores do tipo selvagem PIK3CA foram mais sensíveis a tal tratamento quando comparados aos xenoenxertos HER2 positivos, independentemente do status de mutação do PIK3CA. Resultados derivados deste estudo revelaram a ligação entre as composições genéticas tumorais e as respostas quimioterápicas.

Em parte pelo uso de modelos de xenoenxertos tumorais derivados de pacientes com composições genéticas definidas para testar drogas quimioterápicas convencionais, esses modelos têm sido utilizados para examinar as eficácias antitumorais de drogas que não são clinicamente utilizadas para ESCC, como o trastuzumab e o lapatinibe. O teste do efeito do trastuzumabe sobre o xenoenxerto tumoral derivado de pacientes revelou que o ESCC HER2-positivo foi responsivo a esse tratamento, mas não para aqueles que carregam a mutação PIK3CA simultânea. O tratamento adicional destes xenoenxertos tumorais HER2-positivos e PIK3CA-mutados com o inibidor AKT AZD5363 tornou os xenoenxertos novamente responsivos ao tratamento com transtuzumabe. Outro estudo examinou o efeito sensibilizante do lapatinib em medicamentos quimioterápicos oxaliplatina ou 5-fluorouracil utilizando um modelo de xenoenxerto tumoral derivado de pacientes. O tratamento combinado do lapatinibe com 5-fluorouracil levou a um efeito inibidor de crescimento mais potente do que o lapatinibe sozinho ou o seu tratamento combinado com oxaliplatina . Estes estudos apresentaram claramente a utilidade destes modelos para o teste pré-clínico de drogas. É importante ressaltar que tais testes em xenoenxertos tumorais com antecedentes genéticos definidos podem facilitar o desenvolvimento da medicina de precisão, selecionando o tratamento medicamentoso com base na desregulação genética dos tumores.

Os modelos de xenoenxertos tumorais derivados de pacientes podem imitar a diversidade genética e a composição dos cenários clínicos, devido à alta relevância histológica e patológica entre os tumores doadores e os xenoenxertos tumorais estabelecidos. Estes estudos prévios têm apresentado a aplicação pré-clínica destes modelos para avaliar a eficácia antitumoral de diferentes drogas/compostos (Tabela 3). Resultados derivados também podem fornecer evidências sólidas que apóiam o uso de novos fármacos/compostos para o tratamento de ESCC. Esse teste pré-clínico, portanto, forma uma plataforma vital antes dos ensaios clínicos.